一维激波内低频脉动的解析预测
流体动力学
2021-01-05 v1
摘要
高速边界层的线性不稳定性通常假设边缘条件静止来考察，而不涉及激波内部结构或其内可能生成的不稳定性。我们近期的工作表明，远离固体边界的直线激波的动力学建模内部非平衡区表现出低频分子脉动。利用直接模拟蒙特卡洛（DSMC）方法观测到的主要低频的存在，已被解释为激波内粒子能量的双峰概率密度函数（PDF）的已知结果。本文推导了上游与下游平衡区以及激波内部粒子能量的 PDF，并首次证明它们具有非中心卡方（NCCS）分布的形式。我们提出一种线性关联，将在 范围内解析 PDF 形状随马赫数的变化，与我们早先工作计算的 DSMC 推导激波平均特征低频联系起来。在给定马赫数 下，将输入平动温度在 范围内变化，表明 DSMC 推导低频的变化与激波内最大体速度梯度处最概然速度的变化相关。利用所提出的线性函数，在考察的马赫数和输入温度范围内估算平均低频，并导出半经验关系以预测激波中的低频振荡。我们的模型可用于在高超声速流动层流-湍流转捩的感受性以及线性稳定性分析研究中提供基于物理的逼真边界条件。
引用
@article{arxiv.2101.00664,
title = {Analytical Prediction of Low-Frequency Fluctuations Inside a One-Dimensional Shock},
author = {Saurabh S. Sawant and Deborah A. Levin and Vassilios Theofilis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.00664},
year = {2021}
}
备注
22 pages, 6 figures